【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及微电子器件技术及工艺领域，具体涉及一种具有不同场板下介质的algan/gan多沟道阶梯场板的肖特基二极管及其制作方法。
技术介绍
1、gan作为一种宽禁带半导体，其禁带宽度达到了3.4ev，不仅能够在较高的环境温度下正常工作，还可以承受很高的电压和电场。而且其电子的饱和漂移速度高达2.5×107cm/s，为制备高频高速电子器件的提供了基本条件。gan的热导率达到了1.3w/cm·k，通过选择合适的衬底材料，gan制成的半导体器件具有良好的散热性能。此外，gan也是一种极稳定的化合物，其熔点约为1700℃，室温下不溶于酸碱溶液。因此gan在电力电子应用中，可以很好的在高温高压和大电流所导致的恶劣环境中工作。通过理论研究和实验发现，由于algan和gan的禁带宽度不同以及两种材料的极化效应，在algan/gan异质结界面处存在浓度非常高的二维电子气(2deg)，即使不对algan或gan进行掺杂，2deg浓度也可以达到1013cm-2量级，因此利用algan/gan异质结制备的肖特基二极管具有非常低的导通电阻和很高的开关速度。为了实现更低的导通电阻，人们提出了多层algan/gan结构的肖特基二极管。
2、通过对多沟道肖特基二极管的研究，人们发现多层异质结结构确实会大大降低肖特基二极管的导通电阻，通过将肖特基金属和2deg直接接触，实现了较低的开启电压。但是由于金属与多层2deg直接接触，导致器件漏电增大，击穿电压降低。为了提高多沟道肖特基二极管的击穿电压，有人利用电荷平衡原理，在多沟道肖特基二极管表面制备
3、在不牺牲二极管正向导通电阻的前提下，提高肖特基二极管的击穿电压，本专利技术提供了一种可能的方法。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种具有不同场板下介质的algan/gan多沟道阶梯场板的肖特基二极管及其制作方法，其方法可以显著降低器件的导通电阻，提高器件的击穿电压，减小金属和多层2deg直接接触引起的漏电，在每一层沟道上方设置场板结构并且保留一定厚度的gan层，每一层场板介质由下到上，介电常数依次增大，增强场板对每层2deg的耗尽能力，同时缓解电场聚集效应和抑制电流崩塌效应，提高器件的功率优值。为了实现上述专利技术目的，本专利技术的技术方案如下：
2、1.本专利技术提供了一种具有不同场板下介质的algan/gan多沟道阶梯场板的肖特基二极管，包括：
3、衬底层；
4、若干异质结层，所述异质结层由algan势垒层和gan沟道层组成，所述若干异质结层依次叠在衬底层上；
5、gan帽层，覆盖在所述若干异质结层之上；
6、阶梯状凹槽，所述若干异质结层形成由深到浅的凹槽，所述若干异质结层的外侧面呈阶梯状；
7、若干介质层，覆盖在所述阶梯状凹槽的台面和所述若干异质结层中的最上层，最上层异质结层上介质的介电常数最大，中间层异质结层上介质的介电常数次之，最下层异质结层上介质的介电常数最小；
8、阳极，设置在所述阶梯状凹槽内、所述若干异质结层的外侧面以及所述若干介质层顶面；
9、阴极，设置在所述若该异质结的外侧面；
10、在本专利技术的一个实施例中，所述衬底层为蓝宝石、si或sic衬底。
11、在本专利技术的一个实施例中，所述algan势垒层的厚度为25nm，al的摩尔分数为23％；
12、在本专利技术的一个实施例中，所述介质层的材料包括hfo2，sin，sio2；
13、在本专利技术的一个实施例中，覆盖在介质层上的阳极金属形成场板结构；
14、2.一种具有不同场板下介质的algan/gan多沟道阶梯场板的肖特基二极管的制备方法，制备如上述实施例中任一项所述的gan基晶体管器件，包括：
15、(1)选取蓝宝石、si或sic作为衬底层；
16、(2)在蓝宝石、si或sic衬底层上，依次生长缓冲层、若干异质结层，所述异质结层包括gan沟道层和algan势垒层，其中，algan层厚度为15～25nm，al的摩尔分数为20～30％，gan层厚度为25～75nm；
17、(3)采用icp刻蚀技术，在所述若干异质结层上刻蚀出用于阴极接触的凹槽；
18、(4)在所述凹槽结构上制作阴极接触；
19、(5)采用icp刻蚀技术，在所述若干异质结层上刻蚀出阶梯状阳极凹槽区域；
20、(6)采用溅射淀积技术，在所述阶梯状阳极凹槽和器件表面上淀积多种介质层；
21、(7)采用湿法刻蚀技术，对所述介质层进行刻蚀，保留阶梯状阳极凹槽台面上的介质层，完全刻蚀掉若干异质结层侧面的介质层；
22、(8)在所述阶梯状阳极凹槽内制作阳极金属；
23、本专利技术具有以下有益技术效果:
24、1.本专利技术所制备的具有不同场板下介质的algan/gan多沟道阶梯场板的肖特基二极管，通过湿法刻蚀技术，去除淀积在侧壁的介质层，使多层algan/gan异质结形成的2deg与阳极金属直接接触，具有更低的开启电压和更大的正向电流；
25、2.本专利技术所制备的具有不同场板下介质的algan/gan多沟道阶梯场板的肖特基二极管，阳极金属在每个2deg沟道上形成场板结构，在反向偏置时可使场板下方2deg耗尽，形成更大的耗尽区，缓解电场聚集效应，承受更大的反向偏压；
26、3.本专利技术所制备的具有不同场板下介质的algan/gan多沟道阶梯场板的肖特基二极管，上层场板的介质层的介电常数比下层要大，会扩展下层场板所产生的耗尽区；
27、4.本专利技术所制备的具有不同场板下介质的algan/gan多沟道阶梯场板的肖特基二极管，可以在不牺牲正向特性的前提下，提高器件的击穿电压；
28、5.本专利技术所制备的具有不同场板下介质的algan/gan多沟道阶梯场板的肖特基二极管，在algan/gan异质结上方存在一定厚度的gan，会抑制电流崩塌效应，改善肖特基二极管的动态特性。
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1.一种具有不同场板下介质层的AlGaN/GaN多沟道阶梯场板的肖特基二极管，其特征在于，包括：
2.权利要求1所述的具有不同场板下介质层的AlGaN/GaN多沟道阶梯场板的肖特基二极管，其特征在于阳极凹槽须经过多次刻蚀，形成阶梯状结构，凹槽深度随着凹槽与阴极的距离增加而增加。
3.权利要求1所述的具有不同场板下介质层的AlGaN/GaN多沟道阶梯场板的肖特基二极管，其特征在于阶梯状阳极凹槽的台面是由一定厚度的GaN构成，保留的GaN层厚度为25-50nm。
4.权利要求1所述的具有不同场板下介质层的AlGaN/GaN多沟道阶梯场板的肖特基二极管，其特征在于阶梯状阳极凹槽台面的GaN层上存在一定厚度的绝缘介质，绝缘介质的厚度为20-30nm，而阶梯侧壁不存在结缘介质。
5.权利要求1所述的具有不同场板下介质层的AlGaN/GaN多沟道阶梯场板的肖特基二极管，其特征在于从下至上，每一层金属场板下方的介质层的介电常数逐渐增大。
6.权利要求1所述的具有不同场板下介质层的AlGaN/GaN多沟道阶梯场板的肖特基二极管，其特征在
7.一种具有不同场板下介质层的AlGaN/GaN多沟道阶梯场板的肖特基二极管的制作方法，制备如权利要求1～2中任一项所述多沟道AlGaN/GaN阶梯场板二极管器件，其特征在于，包括：
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤7可以使用湿法腐蚀去除侧壁的介质而保留台阶上的介质的原因是：湿法刻蚀技术的刻蚀速率各向同性，并且使用溅射工艺淀积的介质在侧壁的厚度小于介质在台阶上的厚度。
...【技术特征摘要】
1.一种具有不同场板下介质层的algan/gan多沟道阶梯场板的肖特基二极管，其特征在于，包括：
2.权利要求1所述的具有不同场板下介质层的algan/gan多沟道阶梯场板的肖特基二极管，其特征在于阳极凹槽须经过多次刻蚀，形成阶梯状结构，凹槽深度随着凹槽与阴极的距离增加而增加。
3.权利要求1所述的具有不同场板下介质层的algan/gan多沟道阶梯场板的肖特基二极管，其特征在于阶梯状阳极凹槽的台面是由一定厚度的gan构成，保留的gan层厚度为25-50nm。
4.权利要求1所述的具有不同场板下介质层的algan/gan多沟道阶梯场板的肖特基二极管，其特征在于阶梯状阳极凹槽台面的gan层上存在一定厚度的绝缘介质，绝缘介质的厚度为20-30nm，而阶梯侧壁不存在结缘介质。
5.权利要求1所述的具有不同场板下介质层...
【专利技术属性】
技术研发人员：白俊春，贾永，汪福进，程斌，
申请(专利权)人：江苏芯港半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：
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